不同水浴方式对高温高湿环境下人体自行车运动后恢复效果的影响

殷越 吴昊

首都体育学院（北京100191）

夏季比赛难以避免高温高湿问题。高温高湿的环境使运动员面临热应激和脱水从而影响运动能力的难题。如何使运动能力在高温高湿环境中得到更好的保持，以及运动后如何进行合理恢复始终是一个热点问题。冷水浴（cold water immersion，CWI）和冷热水交替浴（contrast water therapy，CWT）作为高温高湿环境运动后的恢复手段，其效果可能与积极性恢复接近，其优势在于它无需像积极性恢复消耗额外的能量[1]。但目前CWI用于疲劳恢复在国内研究较少，尤其是CWT，相关资料缺乏，对于其作用机制和实际效果尚有争议。

心率和血乳酸都是体育科学研究中应用非常广泛的指标，一直都是评价训练强度、训练效果、机能水平和恢复速度的重要指标。而核心温度则可以直观反映运动员在高温高湿环境下受到的热应激影响，以及在水浴过程中低温对热应激的抵消作用。基于此，本研究设计采用功率自行车运动至力竭后进行不同的水浴恢复手段，通过比较CWI和CWT对运动后血乳酸清除、心率和核心温度恢复的影响，为找到更有效的恢复手段提供参考，也为运动员的恢复方案提出建议。

1 研究对象与方法

1.1 研究对象

通过自愿报名的方式于首都体育学院招募非体育专业男性大学生16名，采用严格细致的问卷调查和医学体检，筛选出身体健康、素质良好、身体和心理上能够承受本实验的男性受试者12名。在被明确告知实验具体流程和要求，以及实验可能造成的不适反应之后，受试者自愿签署知情同意书，并保证有充足的时间完成本项实验。医学筛查的目的是排除受试者患有不宜参加实验的疾病或者具有不健康因素，主要包括心血管疾病（如高血压、心脏病）、神经系统疾病（如皮肤感觉不良）、呼吸系统疾病和代谢系统疾病等。受试者基本情况如表1所示。

表1 受试者基本情况（±s）

表1 受试者基本情况（±s）

n 12年龄（岁）22.08±2.02身高（cm）173.92±5.75体重（kg）70.10±7.57 BMI（kg/m2）23.17±2.56体脂百分比（%）14.78±3.77

1.2 研究方法

本实验采用自身对照设计。每人需完成3次实验，每次间隔7天，实验的准备阶段和运动阶段相同，恢复阶段分别采用安静休息（CON组）、冷水浴（CWI组）和冷热水浴交替（CWT组）3种恢复手段。具体实验流程和步骤如下：

1.2.1 准备阶段

受试者在3次测试前24 h均未饮酒和进行剧烈运动，测试前3 h禁止喝咖啡。每次均在餐后2 h进入实验室（温度25±1℃，相对湿度45%±5%rh），安静休息15 min后采集心率、血乳酸、核心温度。

1.2.2 运动阶段

受试者进入高温湿度模拟室（温度37±1℃，相对湿度80%±2%rh[2]）进行递增负荷功率自行车运动，功率自行车为Ergoline 100K立体式自行车。运动前调节座位及车把到自身舒适的位置。运动起始负荷为60 W，每5 min递增30 W[3]，运动中保持转速60±5 r/min，直至受试者力竭结束运动。本实验力竭判断标准：（1）根据受试者主观感觉程度，当受试者主观感觉不能继续坚持运动或不能维持规定的转速，运动结束；（2）随着运动负荷的增加，心率临近人体生理学最高心率（220-年龄）[4]而不再增加。运动后即刻（0 min）再次采集心率、血乳酸、核心温度。

1.2.3 恢复阶段

受试者运动至力竭后即刻回到实验室环境下，第一次测试的恢复手段采用安静休息15 min，第二次采用持续冷水浴（CWI）15 min，第三次采用冷热交替（CWT）15 min，即先浸入冷水3 min，随后浸入热水2 min，交替进行。CWI和CWT均采用澳大利亚iCool⁃Sport生产的水池，冷水水温控制在15±1℃[5]，热水水温控制在39±1℃[6，7]，受试者上身裸露，下身着泳裤，腰部以下浸泡在水池中[8]。三次测试的恢复阶段中均在运动后第3、5、8、10、13和15 min再次采集心率、血乳酸、核心温度。

1.2.4 指标测试方法

血乳酸采用德国EKF Lactate Scout血乳酸分析仪。心率采用POLAR公司生产的RS400遥测心率表，受试者进入实验室即刻开始佩戴Polar遥测心率表，实时连续监测心率。研究表明，鼓膜温度与直肠温度相吻合[9]，因此本实验中采用泰尔茂公司生产的EM-30CPL耳式体温计测量耳道鼓膜温度作为核心温度[10]，测量时将探测头插入受试者的外耳道，记录数据。

1.3 数据统计和分析

本实验所有数据以平均数±标准差（±s）表示。统计学处理采用SPSS 23.0统计软件进行。对各项指标进行单因素方差分析，取P＜0.05为显著性水平，P＜0.01为非常显著性水平。

2 研究结果

2.1 受试者每次完成实验情况

12 名受试者均完成所有实验，没有中途退出者，且均在运动中达到了力竭，没有不良反应，数据采集完整。每组完成实验时的平均运动时长和平均完成里程见表2，3组间的平均运动时长与平均运动里程均无显著性差异（P＞0.05）。

表2 3组功率自行车平均运动时长与平均运动里程

2.2 不同水浴方式对血乳酸的影响

由表3可知，3组运动前血乳酸基础值之间无显著性差异（P＞0.05）；CWT组运动后即刻（0 min）、运动后第3、5、8和10 min的血乳酸与CON组比较无显著性差异（P＞0.05），运动后第13 min和运动后第15 min的血乳酸较CON组显著降低（P＜0.01）；CWI组在运动后不同时间点（第0、3、5、8、10、13和15 min）的血乳酸值与CON组比较均无显著性差异（P＞0.05）。

表3 不同水浴方式对血乳酸的影响（±s，mmol/L）

表3 不同水浴方式对血乳酸的影响（±s，mmol/L）

与CON组比较，**P＜0.01

组别CON CWT CWI 15 min 5.6±1.3 3.7±1.1**4.8±1.9运动前1.6±0.2 1.5±0.3 1.6±0.2 0 min 8.0±1.6 8.1±2.2 7.9±2.4 3 min 7.7±1.7 7.6±2.2 7.2±2.3 5 min 7.3±1.5 6.8±1.9 7.2±2.8 8 min 7.0±1.5 6.0±1.7 6.4±2.5 10 min 6.4±1.1 5.2±1.6 6.1±2.5 13 min 6.0±1.4 4.3±1.3**5.2±2.3

2.3 不同水浴方式对于心率的影响

如表4所示，三组运动前的心率基础值以及运动后不同时间点（第0、3、5、8、10、13和15 min）的心率之间，均无显著性差异（P＞0.05）。

表4 不同水浴方式对心率的影响（±s），次/min）

表4 不同水浴方式对心率的影响（±s），次/min）

组别CON CWT CWI运动前71.1±7.4 71.5±7.8 70.6±7.3 0 min 181.4±16.2 180.3±10.9 180.3±13.7 3 min 112.7±14.4 104.4±17.0 107.4±16.0 5 min 104.2±14.3 102.1±15.9 101.3±16.1 8 min 101.3±13.8 93.8±16.1 95.9±15.6 10 min 100.8±14.2 94.7±14.1 93.6±14.3 13 min 96.6±12.3 89.7±15.5 90.0±14.3 15 min 95.3±11.7 88.3±13.6 87.8±13.8

2.4 不同水浴方式对于核心温度的影响

由表5可知，3组运动前的核心温度间无显著性差异（P＞0.05）；CWI组运动后第0、3、5、8、10和13 min的核心温度与CON组比较无显著性差异（P＞0.05），运动后第15 min较CON组显著降低（P＜0.05）；CWT组运动后所有时间点（第0、3、5、8、10、13和15min）的核心温度与CON组比较均无显著性差异（P＞0.05）。

表5 不同水浴方式对核心温度的影响（±s，℃）

表5 不同水浴方式对核心温度的影响（±s，℃）

与CON组比较，*P＜0.05

组别CON CWT CWI 15 min 36.5±0.5 36.5±0.7 36.2±0.6*运动前36.1±0.6 36.0±0.4 36.2±0.4 0 min 37.4±0.6 37.3±0.6 37.4±0.5 3 min 37.0±0.5 37.1±0.6 37.0±0.5 5 min 36.8±0.6 37.0±0.6 36.9±0.5 8 min 36.7±0.6 36.7±0.7 36.6±0.6 10 min 36.6±0.5 36.7±0.7 36.5±0.5 13 min 36.6±0.5 36.6±0.7 36.4±0.6

3 分析与讨论

适宜的恢复手段可以有效缩短运动员恢复时间，尽快以良好的状态投入到后续的训练和比赛当中，为保障训练质量和比赛中的竞技表现奠定基础[11]。近些年来，冷疗被广泛应用于运动领域。冰袋、冰背心、冰袖套、冰手套、CWI、超低温冷疗等诸多手段都被用来作为缓解和消除疲劳的方法，尤其对于高强度大负荷训练阶段和密集的比赛期。CWI和CWT的有效性已经被大量的研究所证实，但由于这一领域尚处于摸索阶段，且由于运动员个体差异和实验条件限制，许多机理和CWI方案设定尚未明晰。已有研究表明，CWI最适宜时间为11～15 min，适宜温度为11～15℃[12]。本研究在已有研究基础上，根据实际情况设计实验方案，探究不同水浴方式对高温高湿环境条件下人体自行车运动后血乳酸、核心温度和心率的影响。

3.1 不同水浴方式对血乳酸的影响

本研究结果显示，CWT有效促进了运动后恢复阶段的血乳酸清除，CWI略好于CON，但没有显著性差异。分析其原因，可能与温度变化和流体静压力导致的体液转移有关。体液的运输主要通过三个途径：扩散、膜泡运输和过滤-重吸收。身体创伤、淋巴堵塞、压力梯度的改变等将会导致局部组织液积聚，引起水肿，表现为局部肿胀和炎症反应[13]。很多研究表明[14-16]，人体浸泡在水中可以引起中心血容量增加，这是由两个原因导致：一是血液的稀释（扩散和重吸收的增加），二是血液置换。当臀部以下浸泡在水中时，腿部毛细血管负压会引起压力梯度的变化，从而导致血液稀释，使腿部的细胞内液扩散到血液中。这一系列体液的变化会帮助代谢废物排出，进而促进疲劳恢复。另外，当身体浸泡在水中时，水会对身体产生一种压力，称之为流体静压力。这种压力会促使身体四肢末端的血液回流入心脏，从而加速肌肉组织中基质的运输，增加心输出量，减轻外周阻力，提高机体运输基质的能力[13]。有研究表明[17]，CWT可以增加血乳酸清除速率，其原因可能与流体静压力有关，因为当人体浸入水中，流体静压力的作用可促使血液回流入心，外周血管阻力减少，加速全身血液循环，提高肾脏和肝脏在乳酸清除和新陈代谢中的作用，加快新陈代谢和代谢产物的排出，这一过程对于血乳酸的清除有着一定的促进作用。而CWI可能由于降低体温，减缓了血液流速，从而对于血乳酸的消除造成了一定影响。在Vaile等[1]的研究中，分别采用10℃、15℃、20℃间歇式冷水浴（intermittent cold wa⁃ter immersion，ICWI）和20℃CWI与15 min功率自行车积极性恢复（active recovery，AR）进行比较，结果发现ICWI和CWI这两种水浴方案对于血乳酸的消除作用并没有AR好，这也表明冷水浴可能对于血乳酸消除并没有明显的促进作用。

3.2 不同水浴方式对心率的影响

在以往文献中，只有少量研究分析了CWI后运动过程中心率的变化[18，19]，少有对于运动后心率恢复的研究。本研究结果表明CWI和CWT对运动后心率恢复没有明显的影响。这可能是由于当人体在冷水中浸泡的初期，低温会导致心率降低[20，21]，心输出量减少，动脉血压和外周阻力增加，耗氧量和新陈代谢提高。但随后，由于同时受流体静压力和冷刺激收缩下肢血管的影响，下肢血液回流入心，增大了心脏泵血压力，心脏继而泵血增加，加速血液循环，可能会使心率下降的速度变慢，甚至可能会被动地引起心率加快。同时，冷刺激引起机体分泌更多肾上腺素，刺激心跳加快，也加速了血液循环和新陈代谢。而CWT中，冷水与热水交替浸泡，由于热水使血管进一步舒张，更是加快了这一进程。热水浴会导致皮肤表面温度升高，使皮肤表面血流量增加，周围血管扩张[22]，心率升高[23]。心率的升高会由于心脏充盈时间缩短而导致每搏输出量减少，但相比于温水浴而言，心输出量要更高[15]。

3.3 不同水浴方式对核心温度的影响

本研究结果表明，相比于CON，CWI可以有效降低核心温度，而CWT对核心温度的影响不大。以往针对核心温度的研究较多采用2℃的冷水[24，25]，水温远低于本研究方案，且运动后核心温度更高，由于温度梯度的作用，使核心温度下降更为明显。本研究考虑到实验设定的环境及运动负荷和受试者主观接受程度，所采用的水温相对较高。而CWT对核心温度没有显著影响的原因可能是由于热水抵消了冷水的降温效果。虽然CWT不能有效降低核心温度，但降低核心温度并不是运动后恢复的唯一目的。

3.4 未来研究的建议

尽管较低的水温可以有效缓解热应激[24，25]，但水温并非越低越好，也有研究表明水温太低不一定能够带来更好的效果[26-28]。如果运动员有任何感冒或其它疾病症状，就更需要对水温进行额外的关注。在决定温度和持续时间时，一定要考虑运动员的舒适度。

在未来的研究中，可以考虑运动员年龄、性别、体成分、冷耐受能力等个体特征的影响[29]，以及包括周围神经系统和中枢神经系统的一些神经学恢复措施。此外，每种方式都需要对运动员的心理状态进行更详细的检查，方案的设定也应该更加切合实际比赛或训练的需求。

4 结论

本研究所采用的冷热水交替浴方案可以有效加快运动后血乳酸的清除速度，冷水浴方案可以有效降低核心温度，但这两种水浴方式对运动后心率恢复则没有显著效果。